JP2009071310A - Image sensor, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はイメージセンサー及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an image sensor and a manufacturing method thereof.
一般に、イメージセンサーは、光学的映像を電気的信号に変換させる半導体素子として、大きく電荷結合素子とCMOSイメージセンサーに分けられる。 Generally, an image sensor is roughly divided into a charge coupled device and a CMOS image sensor as a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal.
従来の技術では、フォトダイオードが基板にイオン注入方式で形成される。ところが、チップサイズの増加なしにピクセル数を増加させることを目的に、フォトダイオードのサイズがますます減少することによる受光部面積の縮小で、結像性能(Image Quality)が劣化する傾向を見せている。 In the conventional technique, a photodiode is formed on a substrate by an ion implantation method. However, with the aim of increasing the number of pixels without increasing the chip size, the image quality tends to deteriorate due to the reduction in the photosensitive area due to the decrease in the size of the photodiode. Yes.
また、受光部面積が縮小した分ほどの積層高さの減少が成されず、エアリーディスクと呼ばれる光の回折現象で、受光部に入射されるフォトンの数も減少する傾向を見せている。 Also, the stacking height is not reduced as much as the area of the light receiving portion is reduced, and the number of photons incident on the light receiving portion tends to decrease due to a light diffraction phenomenon called an Airy disk.
これを解決するための代案の一つとして、フォトダイオードを非晶質シリコンで蒸着したり、ウェハ−ウェハ接合(Wafer-to-Wafer Bonding)などの方法で読出し回路をシリコン基板に形成させて、フォトダイオードは読出し回路上部に形成させる試み(以下「3次元イメージセンサー」と称する)がなされている。フォトダイオードと読出し回路は配線を通じて繋がるようになる。 As an alternative to solve this, a photodiode is vapor-deposited with amorphous silicon, or a readout circuit is formed on a silicon substrate by a method such as wafer-to-wafer bonding, Attempts have been made to form the photodiode on the readout circuit (hereinafter referred to as “three-dimensional image sensor”). The photodiode and the readout circuit are connected through wiring.
従来技術によれば、トランスファトランジスタ(transfer transistor)両端のソース及びドレーンの両方が高濃度のN型にドーピングされているので、電荷共有(Charge Sharing)現象が発生するような問題がある。電荷共有現象が発生すると、出力画像の感度が低下し、画像エラーが発生することがある。 According to the prior art, since both the source and drain at both ends of the transfer transistor are doped with a high concentration of N-type, there is a problem that a charge sharing phenomenon occurs. When the charge sharing phenomenon occurs, the sensitivity of the output image may decrease, and an image error may occur.
また、従来技術によれば、フォトダイオードと読出し回路の間に、フォトチャージ(Photo Charge)が円滑に移動することができなくて、暗電流が発生したり、サチュレーション(Saturation)及び感度の低下が発生している。 In addition, according to the prior art, the photo charge cannot be smoothly moved between the photodiode and the readout circuit, dark current is generated, saturation and sensitivity are reduced. It has occurred.
本発明は、下部配線を含む回路が形成された基板に、フォトダイオードが形成された結晶質基板を接合して、ダークの特性を改善して、イメージセンサーの感度を向上させることができるイメージセンサー及びその製造方法を提供する。 The present invention relates to an image sensor capable of improving the sensitivity of an image sensor by improving a dark characteristic by bonding a crystalline substrate on which a photodiode is formed to a substrate on which a circuit including a lower wiring is formed. And a method for manufacturing the same.
本発明のある態様によるイメージセンサーの製造方法は、配線及び読出し回路が形成された第1基板を準備する段階と、前記第1基板上に、結晶質領域に第1不純物領域と第2不純物領域を含んで形成されたフォトダイオードを形成する段階と、前記フォトダイオードを貫いて前記配線と繋がり、互いに離隔されて形成された複数の第1コンタクト及び第2コンタクトを形成する段階を含み、前記第1コンタクトは前記第1不純物領域と接して、前記第2コンタクトは前記第2不純物領域と接することを含む。 According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an image sensor, comprising: preparing a first substrate on which wirings and a readout circuit are formed; Forming a plurality of first contacts and second contacts formed through the photodiode and connected to the wiring and spaced apart from each other. The first contact may be in contact with the first impurity region, and the second contact may be in contact with the second impurity region.
本発明のある態様によるイメージセンサーは、配線及び読出し回路が形成された半導体基板と、前記半導体基板上に形成されて結晶質領域に第1不純物領域と第2不純物領域を含んで形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードを貫いて前記配線と繋がり、互いに離隔されて形成された複数の第1コンタクト及び第2コンタクトを含み、前記第1コンタクトは前記第1不純物領域と接して、前記第2コンタクトは前記第2不純物領域と接することを含む。 An image sensor according to an aspect of the present invention includes a semiconductor substrate on which wiring and readout circuits are formed, and a photo formed on the semiconductor substrate and including a first impurity region and a second impurity region in a crystalline region. A plurality of first contacts and second contacts that are connected to the wiring through the photodiode and spaced apart from each other; the first contact being in contact with the first impurity region; The contact includes contacting the second impurity region.
本発明によるイメージセンサー及びその製造方法は、下部配線を含む回路が形成された基板に、フォトダイオードが形成された結晶質基板を接合して、ダークの特性を改善して、イメージセンサーの感度を向上させることができる。 The image sensor and the manufacturing method thereof according to the present invention improve the dark characteristics by bonding the crystalline substrate on which the photodiode is formed to the substrate on which the circuit including the lower wiring is formed, thereby improving the sensitivity of the image sensor. Can be improved.
(第1実施例)
以下、実施例によるイメージセンサー及びその製造方法を添付された図面を参照して詳しく説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, an image sensor and a manufacturing method thereof according to embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明は、CMOSイメージセンサーに限定されるのではなく、フォトダイオードが必要なイメージセンサーに適用が可能である。 The present invention is not limited to a CMOS image sensor, but can be applied to an image sensor that requires a photodiode.
図5a及び図5bは、第1実施例によるイメージセンサーの断面図である。 5a and 5b are cross-sectional views of the image sensor according to the first embodiment.
図5a及び図5bに図示されているように、第1実施例によるイメージセンサーは、回路層20、金属配線層30、フォトダイオード70、第1及び第2コンタクト81、82が形成された第1基板100を含む。
As shown in FIGS. 5a and 5b, the image sensor according to the first embodiment includes a
図5aは、前記回路層20、金属配線層30及びフォトダイオード70を含む前記第1基板100の側断面図を現わしたものであり、図5bは、前記回路層20、金属配線層30の配線150が形成された第1基板100に関する詳細図である。
FIG. 5 a shows a side sectional view of the
前記回路層20は、読出し回路120を含む回路を有し、前記金属配線層30は、前記回路と繋がった配線150を含む。
The
前記フォトダイオード70は、結晶質基板に形成されており、第1、第2及び第3不純物領域71、72、73で形成されうる。
The
前記第1不純物領域71は、p型不純物によって形成されて、前記第2不純物領域72は、高濃度のn型不純物によって形成されて、前記第3不純物領域73は、低濃度のn型不純物によって形成される。
The
この時、前記第2不純物領域72は、オーミックコンタクトのために形成されうる。
At this time, the
本実施例では、前記フォトダイオード70が前記第1、第2及び第3不純物領域71、72、73で形成されたが、これに限らず、前記フォトダイオード70は、前記第1不純物領域71及び前記第2不純物領域72だけで形成されうる。
In this embodiment, the
前記第1コンタクト81は、前記第1不純物領域71を貫き、前記第2コンタクト82は、前記第2不純物領域72を貫く。
The
この時、前記第1及び第2コンタクト81、82の間に前記フォトダイオード70が配置されて、前記第1及び第2コンタクト81、82の間に形成された前記フォトダイオード70と隣合うフォトダイオードは、対称的に形成されうる。
At this time, the
前記第1不純物領域71と接する前記第2コンタクト82は、前記第1不純物領域71に存在するホールを除去させることができて、前記第2不純物領域72と接する前記第1コンタクト81は、前記フォトダイオード70で発生された信号を回路領域に送信させることができる。
The
そして、図面には図示していないが、前記フォトダイオード70上に、カラーフィルタアレイ及びマイクローレンズが更に形成されうる。
Although not shown in the drawing, a color filter array and a micro lens may be further formed on the
図1aないし図5bは、実施例によるイメージセンサーの製造方法の工程断面図である。 1A to 5B are process cross-sectional views of an image sensor manufacturing method according to an embodiment.
まず、図1a及び図1bに図示されているように、回路層20及び金属配線層30を含む第1基板100を準備する。
First, as shown in FIGS. 1a and 1b, a
図1aは、前記回路層20及び金属配線層30を含む前記第1基板100の側断面図を現わしたものであり、図1bは、前記回路層20、金属配線層30の配線150aが形成された第1基板100に関する詳細図である。
FIG. 1 a shows a side sectional view of the
前記回路層20は、読出し回路120を含み、前記金属配線層30は、前記回路と繋がった配線150aを含んで形成される。
The
まず、図1bのように、配線150aと読出し回路120が形成された第1基板100を準備する。例えば、第2導電型第1基板100に素子分離膜110を形成してアクティブ領域を定義し、前記アクティブ領域にトランジスタを含む読出し回路120を形成する。例えば、読出し回路120は、トランスファトランジスタ(Tx)121、リセットトランジスタ(Rx)123、ドライブトランジスタ(Dx)125、セレクトトランジスタ(Sx)127を含んで形成することができる。以後、フローティングディフュージョン領域131、前記各トランジスタに対するソース及びドレーン領域133、135、137を含むイオン注入領域130を形成することができる。また、実施例によればノイズ除去回路(図示してない)を追加して感度を向上させることができる。
First, as shown in FIG. 1B, the
前記第1基板100に読出し回路120を形成する段階は、前記第1基板100に電気接合領域140を形成する段階、及び前記電気接合領域140上部に前記配線150aと繋がる第1導電型連結領域147を形成する段階を含みうる。
The step of forming the
例えば、前記電気接合領域140は、PNジャンクションであることがあるがこれに限定されない。例えば、前記電気接合領域140は、第2導電型ウェル141または第2導電型エピ層上に形成された第1導電型イオン注入層143、前記第1導電型イオン注入層143上に形成された第2導電型イオン注入層145を含みうる。例えば、前記PNジャンクション140は、図1bのようにPO145/N-143/P-141ジャンクションであることがあるが、これに限定されない。前記第1基板100は、第2導電型に導電されていることが、あるがこれに限定されない。
For example, the
実施例によれば、トランスファトランジスタ両端のソース及びドレーンの間に電位差があるように素子設計をすることにより、フォトチャージの完全なダンピングが可能になる。これによって、フォトダイオードで発生したフォトチャージが、フローティングディフュージョン領域にダンピングされることによって、出力イメージ感度を高めることができる。 According to the embodiment, the device is designed so that there is a potential difference between the source and the drain at both ends of the transfer transistor, thereby enabling complete dumping of the photocharge. As a result, the photocharge generated in the photodiode is damped to the floating diffusion region, so that the output image sensitivity can be increased.
すなわち、実施例は図1bのように、読出し回路120が形成された第1基板100に電気接合領域140を形成させることで、トランスファトランジスタ121両端のソース及びドレーンの間に電位差を生じさせることによりフォトチャージの完全なダンピングを可能にする。
That is, in the embodiment, as shown in FIG. 1B, by forming an
以下、実施例のフォトチャージのダンピング構造に対して具体的に説明する。 Hereinafter, the photo charge damping structure of the embodiment will be described in detail.
実施例で、N+ジャンクションであるフローティングディフュージョン領域131ノードと違い、電気接合領域140であるP/N/Pジャンクション140は、印加電圧が全部伝達されずに所定の電圧でピンチオフになる。この電圧をピニング電圧(Pinning Voltage)と呼び、ピニング電圧はPO145及びN-143のドーピング濃度に依存する。
In the embodiment, unlike the floating
具体的に、フォトダイオード70で生成された電子は、P0/N-/P-ジャンクション140に移動するようなり、トランスファトランジスタ121のオンの時、FD131ノードに伝達されて電圧に変換される。
Specifically, the electrons generated by the
P0/N-/P-ジャンクション140の最大電圧値は、ピニング電圧になり、FD131ノードの最大電圧値は、Vdd-RxVthになるので、トランスファトランジスタ121両端間の電位差によって電荷共有現象が発生せずに、チップ上部のフォトダイオード70で発生した電子がFD131ノードに完全ダンピングされうる。
Since the maximum voltage value of the P0 / N- / P-
すなわち、実施例で、第1基板100であるシリコン基板に、N+/PウェルジャンクションではないP0/N-/Pウェルジャンクションを形成させた理由は、4-Tr APS(Active pixel sensor)リセット動作時、P0/N-/PウェルジャンクションのN-143に+電圧が印加されて、PO145及びPウェル141には接地電圧が印加されるので、所定の電圧以上ではP0/N-/Pウェル二重接合がバイポーラ接合トランジスタ(BJT)構造の場合のようにピンチオフが発生するようになる。これをピニング電圧と呼ぶ。したがって、トランスファトランジスタ121両端のソース及びドレーン間に電位差が発生するようなり、トランスファトランジスタのオン/オフの動作時における電荷共有現象を防止することができる。
That is, in the embodiment, the reason why the P0 / N− / P well junction which is not the N + / P well junction is formed on the silicon substrate which is the
したがって、従来技術のように、単純にフォトダイオードがN+Jジャンクションに繋がった場合と違い、実施例によればサチュレーション及び感度の低下などの問題を防止することができる。 Therefore, unlike the case where the photodiode is simply connected to the N + J junction as in the prior art, according to the embodiment, problems such as saturation and reduction in sensitivity can be prevented.
つぎに、実施例によれば、フォトダイオードと読出し回路の間に第1導電型連結領域147を形成して、フォトチャージの円滑な移動通路を提供することで、暗電流ソースを最小化して、彩度色飽和低下及び感度の低下を防止することができる。
Next, according to the embodiment, the first conductivity
このために、第1実施例は、P0/N-/P-ジャンクション140の表面にオーミックコンタクトのための第1導電型連結領域147を形成することができる。前記N+領域147は、前記PO145を貫いてN-143に接触するように形成することができる。
To this end, in the first embodiment, the first conductive
一方、このような第1導電型連結領域147が漏出源(Leakage Source)になることを最小化するために、第1導電型連結領域147の幅を最小化することができる。このために、実施例は、第1メタルコンタクト151aのエッチング後にプラグインプラント(Plug Implant)を行うことができるが、これに限定されない。例えば、他の例で、イオン注入パターン(図示してない)を形成して、これをイオン注入マスクにして第1導電型連結領域147を形成することもできる。
Meanwhile, the width of the first conductivity
すなわち、第1実施例のように、コンタクト形成部にだけ局所的にN+ドーピングをした理由は、暗信号を最小化しながらオーミックコンタクト形成を円滑にさせるためである。従来技術のように、トランスファトランジスタソース部全体をN+ドーピングする場合、基板表面のダングリングボンドによって暗信号が増加することがある。 That is, the reason why the N + doping is locally applied only to the contact forming portion as in the first embodiment is to facilitate the ohmic contact formation while minimizing the dark signal. When the entire transfer transistor source portion is N + doped as in the prior art, a dark signal may increase due to dangling bonds on the substrate surface.
その次に、前記第1基板100上に層間絶縁層160を形成して、配線150aを形成することができる。前記配線150aは、第1メタルコンタクト151a、第1メタル151、第2メタル152、第3メタル153を含みうるがこれに限定されない。
Next, an
つづいて、図2に図示されているように、第2基板50に第1不純物領域71を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 2, a
前記第2基板50は、低濃度のn型不純物にドーピングされたn型結晶質シリコンで形成されることができて、前記第2基板50上に酸化膜が更に形成されることもできる。
The
前記第1不純物領域71は、前記第2基板50上に第1フォトレジストパターン61を形成して、p型不純物を第1イオン注入工程を行って形成する。
The
つづいて、前記第1フォトレジストパターン61を取り除いて、図3に図示されているように、前記第2基板50上に第2フォトレジストパターン62を形成して、第2イオン注入工程を行って前記第2基板50に第2不純物領域72を形成する。
Subsequently, the
前記第2不純物領域72は、高濃度のn型不純物を注入して形成されうる。
The
この時、前記第2基板50は、n型結晶質シリコンなので、前記第1不純物領域71と第2不純物領域72の間には低濃度のn型不純物が注入された第3不純物領域73が配置されて、フォトダイオード70を形成することができる。
At this time, since the
この時、前記第2不純物領域72は、オーミックコンタクトのために形成されうる。
At this time, the
そして、前記第1、第2及び第3不純物領域71、72、73の活性化のために熱処理工程を行うことができる。
A heat treatment process may be performed to activate the first, second, and
本実施例では、前記第2基板50がn型結晶質シリコンで形成されたが、これに限定されず、前記第2基板50はp型結晶質シリコンで形成されうる。
In the present embodiment, the
本実施例のように、前記第2基板50がn型基板である場合には、前記第1不純物領域71及び第2不純物領域72をイオン注入工程で形成したが、前記第2基板50がp型基板でる場合には、低濃度のn型不純物が注入された第3不純物領域73及び高濃度のn型不純物が注入された第2不純物領域72を形成して、前記フォトダイオード70を形成することができる。
When the
また、本実施例では、前記フォトダイオード70が、p型不純物が注入された前記第1不純物領域71、低濃度のn型不純物が注入された第3不純物領域73及び高濃度のn型不純物が注入された第2不純物領域72で形成されるが、これに限定されず、前記フォトダイオード70は、前記第1不純物領域71及び第3不純物領域73だけでも形成されうる。
In this embodiment, the
つづいて、前記第2フォトレジストパターン62を取り除いて、図4に図示されているように、前記第1基板100に前記フォトダイオード70を含む前記第2基板50をボンディングさせる。
Subsequently, the
よって、前記金属配線層30上に前記フォトダイオード70が形成される。
Therefore, the
本実施例では、前記第2基板50全体に前記フォトダイオード70が形成されるが、前記第2基板50の一部分にだけ前記フォトダイオード70が形成された場合、前記第2基板50のフォトダイオード70を除いた領域を取り除くことができる。
In the present embodiment, the
そして、図5に図示されているように、前記フォトダイオード70を貫いて、前記配線M3と繋がる第1コンタクト81及び第2コンタクト82を形成する。
Then, as shown in FIG. 5, a
図5aは、前記回路層20、金属配線層30及びフォトダイオード70を含む、前記第1基板100の側断面図を現わしたものであり、図5bは、前記回路層20、金属配線層30の配線150aが形成された第1基板100に関する詳細図である。
FIG. 5 a shows a side sectional view of the
前記第1及び第2コンタクト81、82は、蝕刻工程を行って前記フォトダイオード70を貫くビアホールを形成した後、前記ビアホールをタングステン(W)、チタン(Ti)、チタンナイトライド(TiN)またはアルミニウム(Al)などの金属物質で埋めて形成することができる。
The first and
前記第1コンタクト81は、前記第1不純物領域71を貫いて形成されて、前記第2コンタクト82は、前記第2不純物領域72を貫いて形成される。
The
この時、前記第1及び第2コンタクト81、82を形成する際、前記第2コンタクト82は、前記第2不純物領域72を貫くだけでなく、前記金属配線層30の一部を貫いて金属配線M3と繋がることができる。
At this time, when forming the first and
そして、前記第1及び第2コンタクト81、82の間に前記フォトダイオード70が配置されて、前記第1及び第2コンタクト81、82の間に形成された前記フォトダイオード70と隣合うフォトダイオードは対称的に形成されうる。
The
前記第1不純物領域71と接する前記第2コンタクト82は、前記第1不純物領域71に存在するホールを除去させることができて、前記第2不純物領域72と接する前記第1コンタクト81を含む前記配線150は、前記フォトダイオード70で発生された信号を回路領域に送信させることができる。
The
つづいて、図示されてはないが、前記フォトダイオード70の上部に電極、カラーフィルタアレイ及びマイクローレンズを形成することができる。
Subsequently, although not shown, an electrode, a color filter array, and a micro lens can be formed on the
(第2実施例)
図6は、第2実施例によるイメージセンサーの断面図として、配線150が形成された第1基板に関する詳細図である。
(Second embodiment)
FIG. 6 is a detailed view of the first substrate on which the
第2実施例は、前記第1実施例の技術的な特徴を採用することができる。 The second embodiment can employ the technical features of the first embodiment.
例えば、第2実施例によれば、トランスファトランジスタ両端のソース及びドレーンの間に電位差があるように素子設計をして、フォトチャージの完全なダンピングが可能になれる。 For example, according to the second embodiment, the device is designed so that there is a potential difference between the source and the drain at both ends of the transfer transistor, and the photocharge can be completely dumped.
また、実施例によれば、フォトダイオードと読出し回路の間に電荷連結領域を形成して、フォトチャージの円滑な移動通路を提供することで、暗電流ソースを最小化して、彩度色飽和及び感度の低下を防止することができる。 In addition, according to the embodiment, a charge coupling region is formed between the photodiode and the readout circuit to provide a smooth movement path of the photocharge, thereby minimizing the dark current source, saturation color saturation and A decrease in sensitivity can be prevented.
一方、第2実施例は、第1実施例と違い、電気接合領域140の一方の側に第1導電型連結領域148が形成された例である。
On the other hand, unlike the first embodiment, the second embodiment is an example in which a first conductivity type connection region 148 is formed on one side of the
実施例によれば、P0/N-/P-ジャンクション140にオーミックコンタクトのためのN+連結領域148を形成することができるが、この時、N+連結領域148及びM1Cコンタクト151aの形成工程は、漏出源になることがある。なぜなら、P0/N-/P-ジャンクション140に逆電圧が印加されたまま動作するので、基板表面に電場が発生することがある。このような電場内部で、コンタクト形成の工程中に発生する結晶欠陷は漏出源になる。
According to the embodiment, the N + connection region 148 for the ohmic contact can be formed at the P0 / N− / P−
また、N+連結領域148をP0/N-/P-ジャンクション140表面に形成させる場合、N+/P0ジャンクション148/145による電場が追加されるので、これもまた漏出源になることがある。
In addition, when the N + connection region 148 is formed on the surface of the P0 / N− / P−
よって、第2実施例は、P0層にドーピングされずに、N+連結領域148で構成されたアクティブ領域に第1コンタクトプラグ151aを形成して、これをN-ジャンクション143と連結させるレイアウトを提示する。
Accordingly, the second embodiment presents a layout in which the
第2実施例によれば、基板表面の電場が発生しなくなるので、これは3次元集積(3-D Integrated)CISの暗電流減少に寄与することができる。
(第3実施例)
According to the second embodiment, since the electric field on the substrate surface is not generated, this can contribute to the reduction of the dark current of the 3-D Integrated CIS.
(Third embodiment)
図7は、第3実施例によるイメージセンサーの断面図として、配線150が形成された第1基板に関する詳細図である。
FIG. 7 is a detailed view of the first substrate on which the
第3実施例は、前記第1実施例の技術的な特徴を採用することができる。 The third embodiment can employ the technical features of the first embodiment.
例えば、第3実施例によれば、トランスファトランジスタ両端のソース及びドレーンの間に電位差があるように素子設計をすることにより、フォトチャージの完全なダンピングが可能になる。 For example, according to the third embodiment, the device is designed such that there is a potential difference between the source and the drain at both ends of the transfer transistor, so that the photocharge can be completely dumped.
また、実施例によれば、フォトダイオードと読出し回路の間に電荷連結領域を形成して、フォトチャージの円滑な移動通路を提供することで、暗電流ソースを最小化して、彩度色飽和及び感度の低下を防止することができる。 In addition, according to the embodiment, a charge coupling region is formed between the photodiode and the readout circuit to provide a smooth movement path of the photocharge, thereby minimizing the dark current source, saturation color saturation and A decrease in sensitivity can be prevented.
一方、第3実施例で、前記第1基板100に読出し回路120を形成する段階をもっと具体的に説明する。
Meanwhile, in the third embodiment, the step of forming the
まず、前記第1基板100に第1トランジスタ121aと第2トランジスタ121bを形成する。例えば、前記第1トランジスタ121aと第2トランジスタ121bは、それぞれ第1トランスファトランジスタ、第2トランスファトランジスタであることがあるが、これに限定されない。前記第1トランジスタ121aと前記第2トランジスタ121bは、同時または順次に形成されうる。
First, a
以後、前記第1トランジスタ121aと前記第2トランジスタ121bの間に電気接合領域140を形成する。例えば、前記電気接合領域140は、PNジャンクション40であることがあるが、これに限定されない。
Thereafter, an
例えば、実施例のPNジャンクション140は、第2導電型エピ (またはウェル)141上に形成された第1導電型イオン注入層143、前記第1導電型イオン注入層143上に形成された第2導電型イオン注入層145を含みうる。
For example, the
例えば、前記PNジャンクション140は、図1bのように、PO145/N-143/P-141ジャンクションであることがあるが、これに限定されない。
For example, the
以後、前記第2トランジスタ121bの一方の側に前記配線150と繋がる高濃度の第1導電型連結領域131bを形成する。前記高濃度の第1導電型連結領域131bは、高濃度のN+イオン注入領域として、第2フローティングディフュージョン領域131bの役割をすることができるが、これに限定されない。
Thereafter, a high-concentration first conductivity type connection region 131b connected to the
実施例での読出し回路部は、チップ上部のフォトダイオードで生成された電子を、回路が形成された基板のN+ジャンクション131bに移動させるための部分と、N+ジャンクション131bの電子をまたN-ジャンクション143に移動させて、4Tr操作が可能になる。
In the embodiment, the readout circuit unit includes a part for moving electrons generated by the photodiode on the chip to the N + junction 131b of the substrate on which the circuit is formed, and an electron at the N + junction 131b and the N−
第3実施例で、図7のように、P0/N-/P-ジャンクション140とN+ジャンクション131bを分離して形成させた理由は次のようである。
In the third embodiment, the reason why the P0 / N− / P−
例えば、P0/N-/P-Epi140のP/N/Pジャンクション140にN+ドーピング及びコンタクトを形成させると、N+ジャンクション131b及びコンタクトエッチングのダメージによって暗電流が発生するようになるので、これを防止するために、コンタクト形成部であるN+ジャンクション131bをP/N/Pジャンクション140と分離させてある。
For example, if N + doping and contact are formed at P / N /
すなわち、P/N/Pジャンクション140の表面にN+ドーピング及びコンタクトエッチングが行われれば、漏出源になるので、これを防止するために、N+/P-Epiジャンクション131bにコンタクトを形成させた。
That is, if N + doping and contact etching are performed on the surface of the P / N /
信号読出し(Signal Readout)時には、第2トランジスタ121bのゲートがオンになるので、チップ上部のフォトダイオード70で生成された電子がP0/N-/P-Epiジャンクション140部を経て、第1フローティングディフュージョン領域131aノードに移動されるので、CDS(Correlated Double Sampling)が可能になる。
At the time of signal reading (Signal Readout), the gate of the
以上で説明しているように、実施例によるイメージセンサーの製造方法は、下部配線を含む回路が形成された第1基板に、フォトダイオードが形成された結晶質第2基板を接合して、ダークの特性を改善し、イメージセンサーの感度を向上させることができる。 As described above, according to the image sensor manufacturing method of the embodiment, the crystalline second substrate on which the photodiode is formed is bonded to the first substrate on which the circuit including the lower wiring is formed. The characteristics of the image sensor can be improved and the sensitivity of the image sensor can be improved.
1 回路層、30 金属配線層、50 第2基板、61 第1フォトレジストパターン、62 第2フォトレジストパターン、70 フォトダイオード、71 第1不純物領域、72 第2不純物領域、73 第3不純物領域、81 第1コンタクト、82 第2コンタクト、100 第1基板、110 素子分離膜、120 読出し回路、121 トランスファトランジスタ、121a 第1トランジスタ、121b 第2トランジスタ、123 リセットトランジスタ、125 ドライブトランジスタ、127 セレクトトランジスタ、130 イオン注入領域、131 フローティングディフュージョン領域、131a 第1フローティングディフュージョン領域、131b N+ジャンクション、133、135、137 ソース及びドレーン領域、140 電気接合領域、141 第2導電型ウェル、143 第1導電型イオン注入層、145 第2導電型イオン注入層、147 第1導電型連結領域、150、150a配線、151 第1メタル、151a 第1メタルコンタクト、152 第2メタル、153 第3メタル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Circuit layer, 30 Metal wiring layer, 50 2nd board | substrate, 61 1st photoresist pattern, 62 2nd photoresist pattern, 70 Photodiode, 71 1st impurity region, 72 2nd impurity region, 73 3rd impurity region, 81 first contact, 82 second contact, 100 first substrate, 110 element isolation film, 120 readout circuit, 121 transfer transistor, 121a first transistor, 121b second transistor, 123 reset transistor, 125 drive transistor, 127 select transistor, 130 ion implantation region, 131 floating diffusion region, 131a first floating diffusion region, 131b N + junction, 133, 135, 137 source and drain region, 140 Electrical junction region, 141 Second conductivity type well, 143 First conductivity type ion implantation layer, 145 Second conductivity type ion implantation layer, 147 First conductivity type connection region, 150, 150a wiring, 151 First metal, 151a First Metal contact, 152 2nd metal, 153 3rd metal
Claims (18)
前記第1基板上に、結晶質領域に第1不純物領域と第2不純物領域を含んで形成されたフォトダイオードを形成する段階と、
前記フォトダイオードを貫いて前記配線と繋がり、互いに離隔されて形成された複数の第1コンタクト及び第2コンタクトを形成する段階を含み、前記第1コンタクトは前記第1不純物領域と接して、前記第2コンタクトは前記第2不純物領域と接することを含むイメージセンサーの製造方法。 Preparing a first substrate on which wiring and readout circuits are formed;
Forming a photodiode formed on the first substrate including a first impurity region and a second impurity region in a crystalline region;
Forming a plurality of first contacts and second contacts formed through the photodiode and connected to the wiring and spaced apart from each other, wherein the first contact is in contact with the first impurity region; A method of manufacturing an image sensor, wherein two contacts are in contact with the second impurity region.
結晶質である第2基板にフォトダイオードを形成する段階と、
前記第1基板上に前記フォトダイオードをボンディングする段階を含む請求項1に記載のイメージセンサーの製造方法。 Forming the photodiode formed in the crystalline region on the first substrate;
Forming a photodiode on a crystalline second substrate;
The method according to claim 1, further comprising bonding the photodiode on the first substrate.
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